PCB电路板焊接技巧大揭秘！
PCB电路板焊接技巧大揭秘！
在电子制造领域，PCB（印刷电路板）焊接是一项至关重要的技术。无论是手工焊接还是机器焊接，都需要掌握一定的技巧和注意事项。本文将为您详细介绍PCB焊接的基本原理、手工焊接技巧、常见问题及解决方案，以及最新的焊接技术发展。
焊接基本原理
PCB焊接是利用焊料将PCB上的金属表面以机械和电气方式连接的过程。焊料一般为锡和铅的混合物，常见的有60/40（60%锡和40%铅）及63/37（63%锡和37%铅）等类型。其熔化温度低于锡或铅各自的熔点，如60/40焊料熔化温度为370°F (188°C)，能快速熔化，减少元件受热时间。
手工焊接技巧
手工焊接是电子制造中最常见的焊接方式，适用于维修工作或板量较少的情况。以下是手工焊接的关键步骤和注意事项：
工具选用
- 烙铁：要依据焊接项目选择合适尺寸与形状的烙铁头。烙铁头可互换，方便在不同焊接应用中使用。若烙铁头过小，焊点加热时间过长，可能损坏电路板与热敏元件；过大则可能烧毁、抬起或破裂PCB上的导体和焊盘，甚至在后期影响元件性能、缩短寿命。更换烙铁头应在烙铁冷且未通电时进行。
- 焊料：焊料有焊锡丝与焊膏两种形式。焊锡丝盘绕在线轴上，电子产品常用尺寸在0.010”-0.050” (0.25mm -1.27mm) 之间。焊膏保质期较短，为3 - 6 个月，需冷藏并密封保存，否则易氧化。
- 助焊剂：助焊剂用于清洁焊接表面，松香助焊剂在电子应用中最常用。其活化温度低于焊料熔点，若焊接时未激活，可能导致焊点不良。使用焊锡丝时要注意避免改变焊料 / 助焊剂比率，如需额外助焊剂，可选用助焊剂笔或糊剂涂抹。
操作步骤
镀锡：焊接前要对烙铁头和待焊接表面镀锡。烙铁头加热到工作温度后，用约0.050” (1.27mm) 的粗焊锡丝覆盖一层薄焊料，可去除氧化物等污染物。若烙铁头氧化严重，需先用黄铜线尖端清洁剂清洁，不可用钢刷。每次使用后也应镀锡，可延长烙铁头寿命。待焊接表面镀锡能提高可焊性、防止氧化，应在干净、未损坏的表面且连接前进行，镀锡后表面应有光泽。
焊接：对于通孔电子元件，如大功率电阻器等发热元件，其引线穿过电路板后需抬高以利空气流通，其他无源元件引线弯曲不超45°并剪掉多余部分后焊接；半导体元件则先焊接后剪引线，以防热损坏，也可用金属镊子夹在焊点与元件主体间的引线吸收多余热量。集成电路可直接焊或先焊DIP插座再插入集成电路，后者可避免热损坏且方便更换。
去除助焊剂残留物：焊接后助焊剂残留物会影响PCB性能，需清除。先用异丙醇或助焊剂去除笔清洁，再用蒸馏水冲洗焊点，避免使用自来水，因其中矿物质会留下污渍。
检查与维修：焊接后要检查焊点有无冷焊点、桥接、焊球等缺陷，有缺陷及时修复。高密度电路板因元件间距小，焊接难度大，需选用合适尺寸烙铁头。维修时要注意保护电路板走线与焊盘，避免过多热量损坏。
注意事项
- 温度控制：过高会损坏元件，过低会导致焊接不牢。
- 时间掌握：焊接时间宜短（约3秒），避免损伤PCB或元件。
- 顺序安排：先焊小型元件，再焊大型元件。
- 安全防护：佩戴防静电手套，防止铅尘吸入和静电损害。
机器焊接特点
机器焊接是一种更快捷的方法，能提供更高的一致性和精度。但是，它的成本更高。我们主要在处理大批量电路板和连接质量要求高时使用自动焊接。
双面PCB的焊接技巧主要包括：
选择性焊接的工艺流程包括：助焊剂喷涂，电路板预热、浸焊和拖焊。助焊剂涂布工艺在选择性焊接中，助焊剂涂布工序起着重要的作用。焊接加热与焊接结束时，助焊剂应有足够的活性防止桥接的产生并防止电路板产生氧化。助焊剂喷涂由X/Y机械手携带电路板通过助焊剂喷嘴上方，助焊剂喷涂到pcb电路板焊位置上。
回流焊工序后的微波峰选焊，重要的是焊剂准确喷涂，微孔喷射式不会弄污焊点之外的区域。微点喷涂焊剂点图形直径大于2mm，所以喷涂沉积在电路板上的焊剂位置精度为±0.5mm，才能保证焊剂始终覆盖在被焊部位上面。
可以通过与波峰焊的比较来了解选择性焊接的工艺特点，两者间明显的差异在于波峰焊中电路板的下部完全浸入液态焊料中，而在选择性焊接中，仅有部分特定区域与焊锡波接触。由于电路板本身就是一种不良的热传导介质，因此焊接时它不会加热熔化邻近元器件和电路板区域的焊点。在焊接前也必须预先涂敷助焊剂，与波峰焊相比，助焊剂仅涂覆在电路板下部的待焊接部位，而不是整个pcb电路板。另外选择性焊接仅适用于插装元件的焊接，选择性焊接是一种全新的方法，彻底了解选择性焊接工艺和设备是成功焊接所必需的。
常见问题及解决方案
在PCB焊接过程中，可能会遇到以下常见问题：
冷焊点：焊料未能完全熔化或与PCB焊盘和元件引线粘合而发生的。解决方案：施加适当的热量，确保焊料均匀地熔化在焊盘和引线周围。校准良好的烙铁和稳定的技术将防止出现此问题。
焊桥：当过量的焊料在两个相邻的焊盘或引脚之间形成意外连接时就会发生这种情况。解决方案：使用助焊剂帮助焊料平稳均匀地流动，并使用精密的焊接工具，例如用于表面贴装焊接的较小焊头。避免使用过多的焊料，并确保元件引线之间的适当间距。
焊接干焊点：当焊料没有完全覆盖焊点时，就会出现干焊元件引线或PCB焊盘，导致电气连接不良或不可靠。解决方案：确保烙铁温度正确，并涂抹适量的焊料以覆盖元件引线和PCB焊盘。花时间重新焊接焊料并仔细检查接头将有助于避免此问题。
提升垫：焊盘翘起是由于PCB的铜垫在焊接过程中从电路板表面脱离。解决方案：使用可控温度的烙铁，避免过热。焊接、返工和维修期间，请轻轻处理PCB。如果焊盘翘起，可以使用导电环氧树脂或电线重新连接电路，但预防总是比治疗更好。
部件过热：组件长时间暴露在过热环境中时，它们可能会受损、改变其功能或完全毁坏。解决方案：务必使用温控烙铁，将其设置为元件的最佳温度。快速操作，避免长时间加热。使用热敏工具（如散热器或特殊焊接头）也有助于保护敏感部位在焊接过程中。
焊点不一致：当焊接过程不均匀时，可能会出现焊点不一致，从而导致焊点的尺寸、形状或质量有所不同。解决方案：使用标准化焊接方法，包括均匀加热、正确焊料用量和适当大小的烙铁头。定期检查焊点以确保均匀性，并花时间练习精确的技术以避免不一致。
助焊剂残留物：助焊剂在焊接过程中至关重要，有助于清洁表面并促进焊料的顺利流动。解决方案：少量使用助焊剂，并确保在焊接后清洁PCB。使用专用助焊剂去除剂和软刷轻轻清除任何残留物，确保电路板没有污染物。
最新技术发展
随着电子产品的不断更新换代，焊接技术也在不断创新。激光焊接作为一种高精度、高效率的焊接技术，在PCBA领域展现出广阔的应用前景。
激光焊接是利用高能激光束对焊接材料进行瞬时加热，使其达到熔化点从而实现焊接的技术。相比传统的焊接方法，激光焊接具有以下特点：
- 高精度：激光焊接可以实现微小焊点的精确定位和控制，适用于高密度PCBA的焊接需求。
- 高效率：激光焊接速度快，焊接过程中无需接触焊接件，减少了工艺步骤和能耗。
- 非接触性：激光焊接过程中不接触焊接件表面，避免了传统焊接中可能出现的污染和损伤。
- 无需填充材料：激光焊接通常不需要额外的焊接材料，节省了成本和材料浪费。
激光焊接在PCBA中的应用前景包括：
- 高密度电路焊接：PCBA的设计趋向于高密度化，传统焊接方法可能无法满足微小焊点的要求，而激光焊接能够实现高精度的焊接，适用于高密度电路板的组装。
- 灵活性与自动化：激光焊接设备可以与自动化生产线相结合，实现焊接过程的自动化和批量化生产，提高生产效率和一致性。
- 对焊接材料的要求低：激光焊接通常不需要额外的焊接材料，对PCBA上的元件和基板材料要求较低，可以适用于多种材料的焊接。
- 精细焊接控制：激光焊接可以实现对焊接能量、焊接深度、焊点形态等参数的精细控制，满足不同PCBA焊接需求的定制化要求。
- 环保与节能：激光焊接过程无需额外的焊接材料和通常焊接中产生的废气废渣，减少了对环境的污染，符合可持续发展理念。
通过掌握这些焊接技巧和了解最新技术发展，您将能够更高效地完成PCB焊接工作，确保电子设备的稳定性和可靠性。